How we're using DNA tech to help farmers fight crop diseases | Laura Boykin

Translator: Yohanes Tri Santosa Reviewer: Emi Kurnia

I get out of bed for two reasons.

Ada 2 alasan yang membuat saya bangkit.

One, small-scale family farmers need more food.

Pertama, keluarga petani skala kecil membutuhkan lebih banyak pangan.

It's crazy that in 2019 farmers that feed us are hungry.

Tragisnya pada 2019 petani kelaparan, padahal mereka yang memberi kita makan.

And two, science needs to be more diverse and inclusive.

Kedua, ilmu pengetahuan harus lebih beragam dan terbuka.

If we're going to solve the toughest challenges on the planet,

Jika kita ingin mengatasi tantangan tersulit di planet bumi,

like food insecurity for the millions living in extreme poverty,

seperti kerawanan pangan pada jutaan orang yang hidup di bawah garis kemiskinan,

it's going to take all of us.

hal ini akan melibatkan peran kita semua.

I want to use the latest technology

Saya ingin menggunakan teknologi terbaru,

with the most diverse and inclusive teams on the planet

bekerja sama dengan tim paling beragam dan paling terbuka di dunia

to help farmers have more food.

untuk meningkatkan persediaan pangan petani.

I'm a computational biologist.

Saya adalah ahli biologi komputasi.

I know -- what is that and how is it going to help end hunger?

Saya mempelajari bencana kelaparan dan cara mengatasinya.

Basically, I like computers and biology

Pada dasarnya, saya menyukai ilmu komputer dan biologi

and somehow, putting that together is a job.

dan menggabungkan kedua bidang itu sebagai pekerjaan

(Laughter)

(Tertawa)

I don't have a story

Saya tidak pernah bercita-cita

of wanting to be a biologist from a young age.

menjadi seorang ahli biologi waktu berusia muda.

The truth is, I played basketball in college.

Pada saat itu, saya senang bermain bola basket di kampus.

And part of my financial aid package was I needed a work-study job.

Untuk mencukupi paket bantuan keuangan, saya harus bekerja paruh waktu.

So one random day,

Jadi pada suatu hari,

I wandered to the nearest building to my dorm room.

saya berkeliling ke gedung yang terdekat dengan asrama

And it just so happens it was the biology building.

dan secara kebetulan saya sampai di gedung biologi.

I went inside and looked at the job board.

Saya masuk ke dalam dan melihat papan lowongan kerja.

Yes, this is pre-the-internet.

Ya, waktu itu adalah zaman pra-internet.

And I saw a three-by-five card

Saya melihat papan berukuran 3 x 5

advertising a job to work in the herbarium.

yang mengiklankan sebuah lowongan kerja di laboratorium herbarium.

I quickly took down the number,

Saya segera mencatat lowongan itu,

because it said "flexible hours,"

karena jam kerjanya yang fleksibel,

and I needed that to work around my basketball schedule.

dan bisa saya lakukan di sela-sela jadwal bola basket.

I ran to the library to figure out what an herbarium was.

Saya berlari ke perpustakaan untuk mencari informasi tentang herbarium.

(Laughter)

(Tertawa)

And it turns out

Ternyata

an herbarium is where they store dead, dried plants.

herbarium adalah tempat menyimpan tanaman yang kering dan mati.

I was lucky to land the job.

Saya berhasil mendapat pekerjaan itu.

So my first scientific job

Jadi pekerjaan ilmiah pertama saya

was gluing dead plants onto paper for hours on end.

adalah mengelem tanaman mati di atas kertas sepanjang hari.

(Laughter)

(Tertawa)

It's so glamorous.

Ini sungguh menarik.

This is how I became a computational biologist.

Inilah cerita awal saya menjadi seorang ahli biologi komputasi.

During that time,

Pada waktu itu,

genomics and computing were coming of age.

genom dan komputasi sudah dikenal luas.

And I went on to do my masters

Lalu saya melanjutkan ke jenjang pascasarjana,

combining biology and computers.

menggabungkan ilmu biologi dan komputer.

During that time,

Pada saat itu,

saya bekerja di Lab Nasional Los Alamos,

I worked at Los Alamos National Lab

in the theoretical biology and biophysics group.

di kelompok teori biologi dan biofisika

And it was there I had my first encounter with the supercomputer,

dan di sanalah saya pertama kali mengenal superkomputer,

and my mind was blown.

yang membuat saya kagum.

With the power of supercomputing,

Dengan kecepatan hitung superkomputer,

which is basically thousands of connected PCs on steroids,

yang intinya adalah ribuan komputer pribadi yang tersambung dengan steroid,

we were able to uncover the complexities of influenza and hepatitis C.

kami berhasil menemukan kerumitan penyakit flu dan hepatitis C.

And it was during this time that I saw the power

Saat itu saya melihat keunggulan

of using computers and biology combined, for humanity.

penggunaan kombinasi komputer dan biologi untuk kemanusiaan

And I wanted this to be my career path.

dan memilih bidang ini sebagai jalan karier saya.

So, since 1999,

Jadi, sejak tahun 1999,

I've spent the majority of my scientific career

saya menghabiskan sebagian besar waktu sebagai ilmuwan

in very high-tech labs,

di laboratorium berteknologi mutakhir,

surrounded by really expensive equipment.

yang dilengkapi dengan alat-alat sangat mahal.

So many ask me

Banyak orang ingin mengetahui

how and why do I work for farmers in Africa.

cara dan alasan saya bekerja untuk para petani di Afrika.

Well, because of my computing skills,

Jadi, karena keahlian komputer yang saya miliki,

in 2013, a team of East African scientists

pada tahun 2013, tim peneliti Afrika Timur

asked me to join the team in the plight to save cassava.

meminta saya bergabung di dalam tim untuk menyelamatkan tanaman singkong.

Cassava is a plant whose leaves and roots feed 800 million people globally.

Daun dan umbi singkong dimakan oleh 800 juta orang di seluruh dunia

[800 juta orang bergantung pada singkong untuk kalori harian mereka]

And 500 million in East Africa.

dan 500 juta orang di Afrika Timur.

So that's nearly a billion people

Jadi, hampir 1 juta manusia

relying on this plant for their daily calories.

bergantung pada tanaman ini untuk memenuhi kalori sehari-hari.

If a small-scale family farmer has enough cassava,

Jika keluarga petani skala kecil memiliki cukup banyak tanaman singkong,

she can feed her family

mereka dapat memberi makan keluarga

and she can sell it at the market for important things like school fees,

dan menjualnya ke pasar untuk membayar pos penting seperti biaya sekolah,

medical expenses and savings.

biaya kesehatan dan tabungan.

But cassava is under attack in Africa.

Namun, tanaman singkong di Afrika terserang hama.

Whiteflies and viruses are devastating cassava.

Kutu putih (kebul) dan virus menyerang tanaman singkong.

Whiteflies are tiny insects

Kutu putih adalah serangga kecil

that feed on the leaves of over 600 plants.

yang memakan daun lebih dari 600 jenis tanaman.

They are bad news.

Keberadaan mereka adalah berita buruk.

There are many species;

Memiliki banyak spesies;

they become pesticide resistant;

kutu putih resistan terhadap pestisida;

and they transmit hundreds of plant viruses

dan menularkan ratusan virus tanaman

that cause cassava brown streak disease

yang mengakibatkan penyakit bercak coklat

and cassava mosaic disease.

dan penyakit mozaik pada tanaman singkong.

This completely kills the plant.

Penyakit ini benar-benar mematikan.

And if there's no cassava,

Jika tidak ada singkong,

there's no food or income for millions of people.

tidak akan ada makanan dan penghasilan untuk jutaan manusia.

It took me one trip to Tanzania

Saya melakukan perjalanan ke Tanzania

to realize that these women need some help.

karena saya sadar para wanita di sana memerlukan bantuan.

These amazing, strong, small-scale family farmers,

Keluarga para petani skala kecil yang tangguh dan luar biasa ini,

the majority women,

mayoritas petani perempuan,

are doing it rough.

menjalani hidup dengan tangguh.

They don't have enough food to feed their families,

Mereka tidak bisa memenuhi kebutuhan pangan keluarga

and it's a real crisis.

dan ini adalah krisis nyata.

What happens is

Kenyataan yang terjadi adalah

they go out and plant fields of cassava when the rains come.

mereka pergi ke lahan dan menanam singkong di musim hujan.

Nine months later,

Sembilan bulan kemudian,

there's nothing, because of these pests and pathogens.

tidak ada yang dapat dipanen, karena serangan hama dan patogen.

And I thought to myself,

Saya berpikir,

how in the world can farmers be hungry?

mengapa petani bisa menderita kelaparan?

Jadi saya putuskan untuk menghabiskan waktu di lapangan

So I decided to spend some time on the ground

with the farmers and the scientists

bersama para petani dan peneliti

to see if I had any skills that could be helpful.

untuk membantu mereka dengan keahlian yang saya miliki.

The situation on the ground is shocking.

Situasi di lapangan sungguh mengejutkan.

The whiteflies have destroyed the leaves that are eaten for protein,

Kutu putih merusak bagian daun yang mengandung protein,

and the viruses have destroyed the roots that are eaten for starch.

dan virus merusak bagian umbi yang mengandung pati singkong.

An entire growing season will pass,

Ketika musim tanam berakhir,

and the farmer will lose an entire year of income and food,

para petani kehilangan pendapatan dan makanan sepanjang tahun,

and the family will suffer a long hunger season.

dan keluarga akan menderita bencana kelaparan yang panjang.

This is completely preventable.

Hal ini sesungguhnya dapat dicegah.

If the farmer knew

Jika petani mengetahui

what variety of cassava to plant in her field,

varietas singkong yang cocok ditanam di lahan,

that was resistant to those viruses and pathogens,

yang tahan terhadap serangan virus dan patogen tersebut,

mereka akan memiliki lebih banyak cadangan makanan.

they would have more food.

We have all the technology we need,

Kita mempunyai semua teknologi yang dibutuhkan,

but the knowledge and the resources

tetapi pengetahuan dan sumber daya

are not equally distributed around the globe.

belum tersebar secara merata ke seluruh dunia.

So what I mean specifically is,

Jadi maksud saya adalah

the older genomic technologies

teknologi genom terdahulu

that have been required to uncover the complexities

yang dibutuhkan untuk meneliti kerumitan

in these pests and pathogens --

hama dan patogen ini

these technologies were not made for sub-Saharan Africa.

tidak cocok untuk Afrika sub-Sahara.

They cost upwards of a million dollars;

Teknologi itu berharga jutaan dollar;

membutuhkan tenaga listrik yang stabil

they require constant power

and specialized human capacity.

dan sumber daya manusia yang cakap.

These machines are few and far between on the continent,

Mesin ini masih sangat langka,

which is leaving many scientists battling on the front lines no choice

sehingga banyak ilmuwan harus bertarung di garis terdepan tanpa pilihan,

but to send the samples overseas.

hanya mengirimkan sampel ke luar negeri.

And when you send the samples overseas,

Ketika sampel dikirim ke luar negeri,

samples degrade, it costs a lot of money,

sampel akan rusak sehingga menimbulkan banyak biaya.

and trying to get the data back over weak internet

Pengembalian data menggunakan jaringan internet yang lambat

is nearly impossible.

tidak mungkin dilakukan.

Terkadang diperlukan waktu 6 bulan untuk mengirimkan hasil ke petani.

So sometimes it can take six months to get the results back to the farmer.

Ketika itu terjadi, semua sudah terlambat.

And by then, it's too late.

The crop is already gone,

Tanaman singkong telah mati,

which results in further poverty and more hunger.

akibatnya kemiskinan dan kelaparan semakin memburuk.

We knew we could fix this.

Kami yakin bisa mengatasi hal ini.

In 2017,

Di tahun 2017,

we had heard of this handheld, portable DNA sequencer

kami mendengar tentang peranti genggam portabel pengurut (sekuens) DNA

called an Oxford Nanopore MinION.

yaitu "Oxford Nanopore MinION".

This was being used in West Africa to fight Ebola.

Peranti ini sudah digunakan di Afrika Barat untuk memerangi Ebola.

So we thought:

Kami berpikir:

Why can't we use this in East Africa to help farmers?

Mengapa tidak menggunakannya untuk petani di Afrika Timur?

So, what we did was we set out to do that.

Jadi, kami memutuskan untuk menggunakan peranti itu.

At the time, the technology was very new,

Pada waktu itu, teknologi tersebut masih baru

and many doubted we could replicate this on the farm.

dan banyak yang meragukan kemampuan kami menggunakan peranti ini di lahan.

When we set out to do this,

Ketika memulai proyek ini,

one of our "collaborators" in the UK

salah satu peneliti dari Inggris

told us that we would never get that to work in East Africa,

meragukan kemampuan kami mengatasi masalah di Afrika Timur dengan peranti ini

let alone on the farm.

apalagi di lahan pertanian.

So we accepted the challenge.

Kami menerima tantangan ini.

This person even went so far as to bet us two of the best bottles of champagne

Peneliti tersebut bahkan bertaruh dengan kami, dengan dua botol sampanye terbaik,

that we would never get that to work.

bahwa kami tidak akan berhasil.

Two words:

Dua kata:

pay up.

terbayar lunas.

(Laughter)

(Tertawa)

(Applause)

(Tepuk Tangan)

Pay up, because we did it.

Terbayar lunas, karena kami berhasil.

We took the entire high-tech molecular lab

Kami menyediakan laboratorium molekuler portabel dengan teknologi mutakhir

to the farmers of Tanzania, Kenya and Uganda,

untuk para petani di Tanzania, Kenya dan Uganda,

and we called it Tree Lab.

yang kami beri nama "Tree Lab".

So what did we do?

Apa yang kami lakukan?

Well, first of all, we gave ourselves a team name --

Pertama, kami memberi nama tim -

it's called the Cassava Virus Action Project.

yaitu "Cassava Virus Action Project".

We made a website,

Kami membuat situs web,

we gathered support from the genomics and computing communities,

mencari dukungan dari komunitas genom dan komputasi,

and away we went to the farmers.

dan mulai mendatangi para petani.

Everything that we need for our Tree Lab

Segala sesuatu yang kami butuhkan untuk "Tree Lab"

is being carried by the team here.

dibawa oleh tim.

All of the molecular and computational requirements needed

Semua kebutuhan molekuler dan komputasi yang diperlukan

to diagnose sick plants is there.

untuk mendiagnosa tanaman sakit juga dibawa oleh mereka.

And it's actually all on this stage here as well.

Semuanya ada di dalam laboratorium portabel ini.

We figured if we could get the data closer to the problem,

Jika kami bisa mengambil data langsung dari lokasi tempat terjadinya masalah

and closer to the farmer,

dan lebih dekat dengan petani,

the quicker we could tell her what was wrong with her plant.

semakin cepat kami menemukan masalah yang terjadi pada tanaman mereka.

And not only tell her what was wrong --

Kami bukan hanya memberitahukan masalah

give her the solution.

tetapi juga memberikan solusi.

And the solution is,

Solusinya adalah,

burn the field and plant varieties

membakar lahan dan menanam varietas

that are resistant to the pests and pathogens she has in her field.

yang tahan terhadap serangan hama dan patogen yang ada di lahan.

So the first thing that we did was we had to do a DNA extraction.

Jadi langkah pertama adalah melakukan ekstraksi DNA,

And we used this machine here.

menggunakan mesin yang tampak di layar.

It's called a PDQeX,

Mesin ini disebut PDQeX,

which stands for "Pretty Damn Quick Extraction."

kepanjangan dari "Pretty Damn Quick Extraction (Ekstraksi Super Kilat)."

(Laughter)

(Tertawa)

I know.

Menarik bukan?

My friend Joe is really cool.

Teman saya, Joe, memang luar biasa.

One of the biggest challenges in doing a DNA extraction

Salah satu tantangan terbesar dalam melakukan ekstraksi DNA

is it usually requires very expensive equipment,

adalah kebutuhan peralatan yang sangat mahal

and takes hours.

dan perlu waktu berjam-jam.

But with this machine,

Tetapi dengan mesin ini,

we've been able to do it in 20 minutes,

kami hanya butuh waktu 20 menit,

at a fraction of the cost.

dengan biaya yang rendah

And this runs off of a motorcycle battery.

dan mesin ini hanya menggunakan aki motor.

Kemudian, kami mengambil ekstraksi DNA, menyiapkan pustaka genomik,

From there, we take the DNA extraction and prepare it into a library,

getting it ready to load on

menyiapkan ekstraksi untuk dimasukkan

to this portable, handheld genomic sequencer,

ke dalam peranti genggam portabel pengurut (sekuens) genom,

which is here,

seperti tampak di sini,

and then we plug this into a mini supercomputer,

kemudian kita sambung dengan sebuah superkomputer mini,

which is called a MinIT.

yang disebut "MinIT".

And both of these things are plugged into a portable battery pack.

Kedua alat dihubungkan dengan perangkat pengisi daya portabel,

So we were able to eliminate

sehingga kami berhasil mengurangi

the requirements of main power and internet,

kebutuhan listrik utama dan internet,

which are two very limiting factors on a small-scale family farm.

yang merupakan 2 faktor penghambat di lahan petani skala kecil.

Analyzing the data quickly can also be a problem.

Menganalisis data secara cepat juga sulit dilakukan.

But this is where me being a computational biologist came in handy.

Namun, kasus ini menunjukkan pentingnya seorang ahli biologi komputasi.

All that gluing of dead plants,

Semua kegiatan penempelan tanaman mati

and all that measuring,

dan pengukuran,

and all that computing

serta keahlian komputasi

finally came in handy in a real-world, real-time way.

pada akhirnya bermanfaat di dunia nyata dan waktu nyata.

I was able to make customized databases

Saya berhasil membuat pangkalan data tersuai

and we were able to give the farmers results in three hours

dan memberikan hasilnya ke petani hanya dalam waktu 3 jam,

tidak sampai 6 bulan.

versus six months.

(Applause)

(Tepuk tangan )

The farmers were overjoyed.

Para petani sangat gembira.

Apakah kontribusi yang kami berikan benar-benar membantu?

So how do we know that we're having impact?

Sembilan bulan setelah kegiatan di "Tree Lab",

Nine moths after our Tree Lab,

Asha went from having zero tons per hectare

petani bernama Asha berhasil meningkatkan hasil panen dari 0 ton per hektar

to 40 tons per hectare.

menjadi 40 ton per hektar.

She had enough to feed her family

Dia mampu memberi makan keluarganya

and she was selling it at the market,

dan berhasil menjual hasil panen ke pasar.

and she's now building a house for her family.

Saat ini, dia sedang membangun rumah bagi keluarganya.

Yeah, so cool.

Ya, sungguh luar biasa.

(Applause)

(Tepuk tangan)

So how do we scale Tree Lab?

Bagaimana kami mengukur keberhasilan "Tree Lab"?

The thing is,

Tolok ukurnya adalah,

farmers are scaled already in Africa.

para petani di Afrika.

These women work in farmer groups,

Para wanita ini bekerja dalam kelompok tani.

so helping Asha actually helped 3,000 people in her village,

Menolong Asha berarti membantu 3000 orang di desanya,

because she shared the results and also the solution.

karena dia membagikan hasil panen beserta cara mengatasi masalah.

I remember every single farmer I've ever met.

Saya masih ingat setiap petani yang pernah saya temui.

Their pain and their joy

Kesedihan dan kegembiraan mereka

is engraved in my memories.

terukir dalam ingatan saya.

Our science is for them.

Ilmu pengetahuan kami berguna untuk mereka.

Tree Lab is our best attempt to help them become more food secure.

"Tree Lab" adalah usaha terbaik kami untuk memenuhi ketahanan pangan petani.

I never dreamt

Saya tidak pernah bermimpi

that the best science I would ever do in my life

berhasil memberikan kontribusi ilmu pengetahuan terbaik

would be on that blanket in East Africa,

di wilayah Afrika Timur,

with the highest-tech genomic gadgets.

didukung oleh peranti genom dengan teknologi termutakhir.

But our team did dream

Namun, tim kami bermimpi

that we could give farmers answers in three hours versus six months,

dapat memberikan solusi bagi petani hanya dalam waktu 3 jam, bukan 6 bulan,

dan kami berhasil melakukannya.

and then we did it.

Because that's the power of diversity and inclusion in science.

Itulah manfaat keberagaman dan keterbukaan dalam ilmu pengetahuan.

Thank you.

Terima kasih.

(Applause)

(Tepuk tangan)

(Cheers)

(Tepuk tangan)